Genetische und zytologische Grundlagen von "Cytoplasmic Incompatibility" in Cardinium

Cytoplasmic incompatibility (CI) beschreibt das in terrestrischen Arthropoden häufig auftretende Phänomen, dass vertikal vererbte endosymbiontische Bakterien Sperma so verändern, dass sie Eier nicht-infizierter Weibchen nicht mehr befruchten können. Der Effekt von CI sorgt dafür, dass sich Symbionten in ihren Wirtspopulationen schnell verbreiten können, da die Fitness nicht-infizierter Weibchen im Vergleich zu infizierten Männchen reduziert ist. Bakterien, die CI auslösen, modifizieren die Fortpflanzung des Wirtes bereits in der frühen Embryogenese. CI ist intensiv bei der Gattung Wolbachia (Alphaproteobacteria) untersucht worden, die molekularen Mechanismen von CI sind aber weitgehend unbekannt. In diesem Projekt wollen wir die molekularen gentischen und zytologischen Grundlagen von CI in Cardinium hertigii, einem nur entfernt mit Wolbachia verwandtem Bakterium, untersuchen. Cardinium hertigii ist ein Endosymbiont parasitischer Wespen der Gattung Encarsia, der zum Phylum der Bacteroidetes gehört. Wir werden das Transkriptom (die Gesamtheit aller mRNA einer Zelle) von Cardinium in männlichen und weiblichen Encarsia Wespen bestimmen und analysieren, um so Einblicke in geschlechts- spezifische Genexpression von Cardinium zu erhalten. Zusätzlich werden wir die Expression verschiedener CI- Kandidaten Gene durch quantitative RT-PCR in fünf verschiedenen Cardinium Stämmen, die unterschiedliche Phänotypen hervorrufen, bestimmen. Desweiteren werden wir erste mikroskopische Analysen der Embryogenese bei Cardinium-infizierten Encarsia Wespen durchführen. Diese Ergebnisse werden wir mit vorhandenen Daten für Wolbachia vergleichen und werden so wertvolle Einblicke in die Grundlagen von CI gewinnen.

Cytoplasmic incompatibility (CI) beschreibt das in terrestrischen Arthropoden häufig auftretende Phänomen, dass vertikal vererbte endosymbiontische Bakterien Sperma ihrer Wirtsorganismen so verändern, dass sie Eier nicht-infizierter Weibchen nicht mehr befruchten können. CI sorgt dafür, dass sich Symbionten in ihren Wirtspopulationen schnell verbreiten können, da die Fitness nicht-infizierter Weibchen im Vergleich zu infizierten Männchen reduziert ist. Bakterien, die CI auslösen, modifizieren die Fortpflanzung des Wirtes bereits in der frühen Embryogenese. CI ist intensiv bei der Gattung Wolbachia (Alphaproteobacteria) untersucht worden, die molekularen Mechanismen von CI sind aber immer noch weitgehend unbekannt. Ziel dieses Projekts war es, die molekularen genetischen und zytologischen Grundlagen von CI in Cardinium hertigii, einem nur entfernt mit Wolbachia verwandtem Bakterium, zu untersuchen. Cardinium hertigii ist ein Endosymbiont parasitischer Wespen der Gattung Encarsia, der zum bakteriellen Phylum der Bacteroidetes gehört. Dazu wurde das Transkriptom (die Gesamtheit aller Ribonukleinsäure (RNA) einer Zelle) von Cardinium in männlichen und weiblichen Encarsia Wespen bestimmt und analysiert, um so Einblicke in geschlechts-spezifische Genexpression von Cardinium und damit in Gene und Mechanismen, die für CI verantwortlich sind, zu erhalten. Wir konnten in dieser Studie viele bereits früher postulierte Kandidaten-Gene für CI bestätigen und konnten einige neue viel versprechende CI Kandidaten Gene identifizieren. Die Ergebnisse dieses Projekts liefern zum einen erste Einblicke in die Genexpression dieser bisher nahezu uncharakterisierten Bakterien im Allgemeinen und zum anderen, erste Kandidaten Gene, die für CI verantwortlich sein könnten. Die Ergebnisse unseres Projekts sind daher ein Durchbruch, da sie die detaillierte Analyse von ausgewählten in dieser Studie identifizierten CI Kandidaten Genen in zukünftigen Studien ermöglicht.